[实用新型]一种生成非稳定碳酸钙矿物相的装置

说明书

技术领域

本发明属于矿物合成加工工程技术领域，特别涉及一种生成非稳定碳酸钙矿物相的装置。

背景技术

在实际生活和工程领域中，绝大部分换热设备存在不同程度的污垢问题，对设备的危害性极大。工业发达国家每年因污垢而造成的工业损失约占其国民生产总值的0.3％。我国是发展中国家，亦是能源消耗大国，相对而言，防垢除垢技术落后，因污垢而造成的经济损失占GNP的比例会更高。

CaCO₃是污垢中的主要成分，具有三种不同的矿物相，即方解石，文石和霰石。方解石在自然界中普遍存在，是热力学最稳定的碳酸钙矿物相，它是硬垢的主要成分，较难清除；文石和霰石属CaCO₃非稳定相，它们生成的沉淀为软垢，易被清除。常用的防垢技术包括化学法和物理法。化学防垢的实质是添加化学试剂阻止碳酸钙生长，目前常用的试剂有有机磷酸和聚合物，主要通过螯合、晶格畸变、静电排斥等作用控制CaCO₃晶体的生长习性，阻止非稳定CaCO₃矿物相(霰石和文石)向稳定相方解石的转化，使霰石和文石得以稳定存在，同时却抑制了稳定相方解石的生成。物理防垢法，主要利用声、电、磁等技术和设备有目的地改变Ca²⁺、CO₃^2-以及水分子等的运动状态，为维持非稳定CaCO₃矿物相提供动力学能量，从而抑制稳定相方解石的生成。

上述化学和物理防垢方法都是通过控制CaCO₃结晶过程，阻止CaCO₃非稳定相向稳定相的转变来实现的。前者需要投加化学试剂，成本高，且易对环境造成二次污染；后者需要配备光、电、磁相关装置，投资大，处理效果一般不如化学法。另外，非稳定CaCO₃矿物相具有很好的应用前景，如霰石，被广泛应用于个人护理产品添加剂、医药载体、光电材料、高档油墨、催化剂载体等领域；文石晶须作为一种新型无机增强材料，被广泛应用于造纸、橡胶、塑料、医药等领域。因此，探究简易、低成本、环境友好的非稳定CaCO₃矿物相生成装置和方法具有重要的现实和科学意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种生成非稳定碳酸钙矿物相的装置，通过反应器自身的运行，抑制CaCO₃稳定相的生成，促进非稳定相的生成，为消除污垢对设备的影响，以及开展CaCO₃非稳定相的综合利用提供一种简易、低成本、环境友好的装置和方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种生成非稳定碳酸钙矿物相的装置，包括反应区1、流化区2和沉淀区3，所述反应区1两侧设有Na₂CO₃溶液进水口5和CaCl₂溶液进水口8，底部设有回流液进水口15，中部设有布水器4；所述流化区2连接反应区1和沉淀区3；所述沉淀区3设有回流液出水口11和排水口13，所述回流液出水口11与回流液进水口15通过带有回流泵12的管道连接。

所述反应区1、流化区2和沉淀区3自下而上依次设置，其中反应区1和流化区2内径比为1，高度比为0.1-0.2，所述沉淀区3与流化区2的内径比为2-4，沉淀区3的高度为装置总高的18％-25％。

所述沉淀区3的下部内径过渡区占比沉淀区3高度的15％-30％。

所述Na₂CO₃溶液进水口5通过带有进水泵一6的管道连接Na₂CO₃溶液进水池7，所述CaCl₂溶液进水口8通过带有进水泵二9的管道连接CaCl₂溶液进水池10，所述排水口13经管道连接集水池14。

所述布水器4设于反应区1内3/4高度处，含8-16个孔径1.5mm的通水孔，布水器4位于Na₂CO₃溶液进水口5和CaCl₂溶液进水口8的下方。

本发明还提供了基于所述装置的一种生成非稳定碳酸钙矿物相的方法，包括以下几个步骤：